NOVEL SMELTING FURNACE FOR MOLDING

Abstract

 Nouveau four de coulée pour moulage, de ceux qui se composent d'une tuyère de chargement reliée à une cuve de stockage du métal liquide et d'où part une tuyère de sortie qui débouche dans le trou d'alimentation des moules, et dans lequel, entre la cuve de stockage du métal liquide et le trou d'alimentation des moules, on a installé une chambre additionnelle de chauffage au moyen d'une torche à plasma thermique et, entre la chambre additionnelle de chauffage et le trou d'alimentation des moules, une paroi de rétention plongée, du moins partiellement, dans le métal liquide.
Applicable dans la fonte métallurgique.

Description

[0001] À l'heure actuelle, on connaît les fours de coulée pour moulage automatique dans lesquels le chauffagedu métal liquide dans la cuve a lieu au moyen d'inducteurs disposés à la base ou sur les côtés, ou au moyen de plasma comme dans l'EP0916435.

[0002] La coulée, à partir du trou de coulée, doit s'ajuster strictement à l'ordre de fabrication, qui dépend de la nature de la pièce à couler.

[0003] Cette nature nous oblige à avoir le métal, dans la trou de coulée, à une température (θ) fixée au préalable et variable pour chaque type de pièce, de petites marges (θ ± Δ) étant admises dans les variations de température par rapport à celle qui est fixée au préalable, ces marges variant également pour chaque pièce à couler.

[0004] En conséquence, et dans le cadre de la cadence des ordres de fabrication, la température (θ) dans le trou de coulée doit varier et, pour cela, on fait varier la température du métal liquide dans la cuve, ce qui est à l'origine, du fait de sa grande masse, à des inerties importantes, à une faible flexibilité et à une grosses dépense d'énergie.

[0005] Le demandeur a résolu le problème mentionné en créant une chambre additionnelle entre la cuve et le trou de coulée et en disposant que le chauffage de cette chambre additionnelle le soit par plasma.

[0006] Cette disposition permet, lorsqu'il faut augmenter la température (θ ) du métal liquide dans le trou de coulée, du fait des nécessités de la pièce à mouler ou autres, à la masse de métal liquide à chauffer d'être petite (uniquement la masse de chambre additionnelle) et, grâce au plasma, d'avoir un chauffage pratiquement instantané, ce qui fait que le système augmente énormément sa flexibilité, s'ajuste à l'instant même aux nécessités et suppose une grande économie d'énergie.

[0007] Pour améliorer encore plus le four, l'invention prévoit que la chambre additionnelle soit connexe en amont du trou de coulée, c'est-à-dire, vers l'orifice de la tuyère de sortie de la cuve de stockage.

[0008] Cette chambre additionnelle rend inutiles les moyens de chauffage de la cuve, tels que l'inducteur ou le plasma, quoiqu'elle puisse parfaitement s'y ajouter.

[0009] Il faut comprendre que si l'on se passe des moyens de chauffage de la cuve, le volume (V) de la chambre additionnelle sera plus important que si l'on décide de les conserver et de les utiliser quand on le souhaitera, le volume (V) de la chambre additionnelle pouvant représenter, dans le premier cas, entre 5 et 10% du volume total (Vt) utile du four: 5% Vt ≤ V ≤ 10% Vt, étant compris, dans le second cas, entre 15 et 20%, c'est-à-dire 15% Vt ≤ V ≤ 20% Vt, ces quantités étant approximatives et expérimentales.

[0010] Pour mieux comprendre l'objet de la présente invention, on a représenté sur les plans une forme préférentielle de réalisation pratique susceptible de changements accessoires qui n'en dénaturent pas le fondement

[0011] La figure 1 est la représentation schématique d'un four de coulée déjà connu.

[0012] La figure 2 est une représentation schématique des améliorations introduites dans un four comme celui de la figure 1, qui font l'objet de l'invention.

[0013] Dans la figure 1, on dispose, de façon conventionnelle, de:

1.- Trou de charge du métal liquide, par exemple 1430°C.

2.- Tuyère de charge.

3.- Cuve de stockage.

4.- Inducteur de chauffage (optionnel).

5.- Couvercle de pressurisation.

6.- Tuyère de sortie.

7.- Moules.

8.- Trou de coulée.

9.- "Stoppeur"

10.- Cathode de torche à plasma (optionnel).

11.- Entrée/sortie des gaz.

g.- Gaz inerte.

T.- Capteur de température

12.- Embranchement cuve de stockage, tuyère de sortie.

13.- Orifice de sortie de la tuyère de sortie.

b.- Buse.

[0014] On décrit ci-dessous un exemple de réalisation pratique, non limitative, de la présente invention.

[0015] Le mouvement en aval du métal liquide a lieu du trou de chargement (1) au trou de coulée (8).

[0016] Dans l'invention, on installe une chambre additionnelle (14) située entre l'embranchement (12) de la cuve (3) avec la tuyère de sortie (6) et le trou de coulée (8), ayant été précisé sur la figure 2 que la chambre additionnelle (14) est située de préférence entre l'orifice de sortie de la tuyère de sortie (6) et le trou de coulée (8).

[0017] Le tout, comme cela est habituel, recouvert de matériau réfractaire (r).

[0018] Dans la chambre additionnelle (14), on installe la cathode (15) d'une torche à plasma avec ses moyens conventionnels de montée/abaissement et qui fonctionne en atmosphère inerte, par exemple du N₂.

[0019] On installe également les plaques (16) de refroidissement correspondantes.

[0020] L'anode (17₁) peut être installée, de façon approximative, dans la chambre additionnelle, par exemple à l'embouchure (18) de la tuyère de sortie (6).

[0021] En option, on met en place une paroi de rétention (19) entre la chambre additionnelle (14) et le trou de coulée (8), en disposant des moyens pour sa montée/abaissement.

[0022] Normalement, la paroi de rétention (19) aura son extrémité plongée dans le métal liquide, de sorte que le gaz utilisé avec le plasma, par exemple du N₂, ne passe pas dans la chambre du trou de coulée (8), ce qui permet de réduire les nécessités volumétriques de ce gaz. De même, cette paroi de rétention (19) empêche le passage de scories, qui flottent dans le métal liquide, de la chambre additionnelle (14) au trou de coulée (8), et empêche également la sortie de rayonnement en faisant écran l'arc de plasma qui est produit entre la cathode (15) et le métal liquide.

[0023] Si on utilise la paroi de rétention (19), il est conseillé de replacer l'anode (17₂) et de la mettre dans la zone du trou de coulée (8), c'est-à-dire en aval de cette paroi de rétention (19).

[0024] Avec ce positionnement de l'anode (17₂), on y évite l'accumulation de scories et on en facilite l'entrée, le contrôle et le remplacement en cas de panne ou d'usure.

[0025] Dans le cas d'arrêt prolongé, de panne, etc., si l'on dispose de moyens de chauffage, par exemple inducteur (4) et/ou plasma (10) ou autres, dans la cuve de stockage (3), on peut les utiliser pour le chauffage de la masse principale et utiliser à discrétion le plasma (15) de la chambre additionnelle.

[0026] Dans le cas où coexisteraient les deux plasmas (10), (15), on peut utiliser les pressions des gaz inertes (N₂) correspondants pour produire des parcours de métal liquide en aval, en amont et uniformiser les températures.

[0027] Dans le cas où l'on ne disposerait pas de moyens de chauffage dans la cuve, le plasma (15) de la chambre additionnelle (14) et la pression de son gaz inerte peuvent exercer seuls la mission de chauffer le métal de la cuve (3) en obligeant le métal liquide à descendre de la tuyère de sortie (6) et à se mélanger avec le métal de la cuve (3). Cette fonction en solitaire oblige à augmenter le volume de la chambre additionnelle (14) de 14 à 21% environ du volume de métal qu'elle doit chauffer (en cas d'arrêt prolongé).

Revendications

1. Nouveau four de coulée pour moulage, de ceux qui se composent d'une tuyère de chargement reliée à une cuve de stockage du métal liquide et d'où part une tuyère de sortie qui débouche sur le trou d'alimentation des moules, se caractérisant par le fait qu'entre la cuve de stockage du métal liquide et le trou d'alimentation des moules, il dispose d'une chambre additionnelle de chauffage, au moyen d'une torche à plasma thermique.

2. Nouveau four de coulée pour moulage, selon la revendication précédente, se caractérisant par le fait que la chambre additionnelle de chauffage est disposée en aval de l'orifice de sortie de la tuyère de sortie.

3. Nouveau four de coulée pour moulage, selon les revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'on installe entre la chambre additionnelle de chauffage et le trou d'alimentation des moules, une paroi de rétention plongée, du moins partiellement, dans le métal liquide.

4. Nouveau four de coulée pour moulage, selon la première et la deuxième revendications, se caractérisant par le fait que l'anode de la torche à plasma est placée approximativement dans les parois de la chambre additionnelle.

5. Nouveau four de coulée pour moulage, selon la troisième revendication, se caractérisant par le fait que l'anode de la torche à plasma est située en aval de la paroi de rétention.

6. Nouveau four de coulée pour moulage, selon la troisième revendication, se caractérisant par le fait qu'on y a installé des moyens pour faire monter/descendre la paroi de rétention.

7. Nouveau four de coulée pour moulage, selon la première revendication, se caractérisant par le fait que le volume (V) de la chambre additionnelle représente entre 14% et 21% environ du volume total (Vt) du four: 14% Vt≤V≤21% Vt.

8. Nouveau four de coulée pour moulage, selon la première revendication, se caractérisant par le fait que la cuve de stockage du métal liquide dispose de ses propres moyens de chauffage, le volume (V) de la chambre additionnelle représentant entre 5% et 10% environ du volume (Vt) total du four: 5% Vt ≤ V ≤ 10% Vt.

Drawing